KR19980063342A - Flat Substrate Wet Cleaning or Etching Methods and Apparatus - Google Patents
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- Y10S134/00—Cleaning and liquid contact with solids
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 패널, 평평한 패널 디스플레이, 극소전자 장치용 태양전지와 같은 평평한 기질이나 제조동안 상기 기질의 세정 또는 에칭 단계를 필요로 하는 기타 분야의 평평한 기질의 제조에 관계한다.The present invention relates to the manufacture of flat substrates such as semiconductor panels, flat panel displays, solar cells for microelectronic devices, or flat substrates in other fields that require cleaning or etching steps of the substrate during manufacture.
또다른 결점은 웨이퍼 처리량이다. 예컨대 단일한 탱크 프로세서가 사용될 경우에 한가지 액체로 부터 또다른 액체로 바꿀려면 시간이 걸리므로 이러한 시스템은 고전적인 습식 벤치 방식에 비해서 더 낮은 처리량을 가질 수 있다.Another drawback is wafer throughput. For example, when a single tank processor is used, switching from one liquid to another takes time, so this system can have lower throughput compared to the classic wet bench method.
공지 기술의 세정 또는 에칭 방법 및 장치의 또다른 결함은 세정 또는 에칭 공정에서 비균질성이 발생한다는 것이다. 즉, 웨이퍼가 탱크속에 담길 때 웨이퍼의 저면부는 상부보다 항상 세정 또는 에칭 액체에 더 오래 담겨있다. 그러므로 웨이퍼의 여러 부위의 접촉시간이 동일하지 않다.Another drawback of known cleaning or etching methods and apparatus is that inhomogeneities occur in the cleaning or etching process. That is, when the wafer is placed in the tank, the bottom of the wafer is always immersed in the cleaning or etching liquid longer than the top. Therefore, the contact times of different parts of the wafer are not the same.
공지기술의 세정 또는 에칭 방법 및 장치의 또다른 결점은 세정 또는 에칭 단계 이후에 건조 및/또는 헹굼단계가 필요하다는 것이다. 이러한 건조 및/또는 헹굼단계는 추가시간이 필요로하므로 웨이퍼 가공시간을 증가시킨다.Another drawback of known cleaning or etching methods and apparatus is that a drying and / or rinsing step is required after the cleaning or etching step. This drying and / or rinsing step requires additional time, thus increasing wafer processing time.
반도체 웨이퍼 세정 또는 에칭에 사용되는 장치가 EP 0 385 536에 발표된다.An apparatus for cleaning or etching semiconductor wafers is disclosed in EP 0 385 536.
EP-A-407-044는 이러한 액체를 포함하는 두 개의 실을 가지는 시스템을 발표한다. 이 시스템이 반도체 제조라인에서 사용되며 액체의 상호 혼합이 일어남이 없이 웨이퍼가 시스템의 한 실에서 또다른 실로 이동될 수 있다. 두 실에서 액체의 높이가 조정되어서 액체의 압력이 조절되며 액체의 흐름 및 교란을 통한 상호혼합을 야기시킴이 없이 두 실간에 구멍을 개폐시키기 위해 정교한 차단 장치가 시스템에 설비된다.EP-A-407-044 discloses a system with two seals containing such a liquid. This system is used in semiconductor manufacturing lines and wafers can be moved from one chamber of the system to another without intermixing liquids. The height of the liquid in the two chambers is adjusted so that the pressure of the liquid is adjusted and a sophisticated shutoff device is installed in the system to open and close the hole between the two chambers without causing intermixing through liquid flow and disturbance.
상기 장치 및 방법의 첫 번째 결함은 탱크 또는 용기에 의해 점유되는 청정실내의 표면적을 의미하는 푸트프린트(footprint)가 필요하다는 것이다. 탱크 또는 용기를 사용하는 상기 장치는 크며 청정실내에서 많은 영역을 점유한다. 또한 높은 청정대기를 유지하는 비용 때문에 청정실이 매우 비싸다는 것을 이해해야 한다.The first drawback of the apparatus and method is the need for a footprint, which means the surface area in a clean room occupied by a tank or vessel. Such devices using tanks or vessels are large and occupy many areas in the clean room. It should also be understood that clean rooms are very expensive due to the cost of maintaining a high clean air.
반도체 웨이퍼 또는 기질은 탱크의 상부로 부터 액체속에 담겨질 수 있다. 기질이 액체에 접촉하도록 하는 또다른 방법은 탱크의 측벽에 있는 도어나 입구를 사용하여 웨이퍼 배치를 탱크내에 넣는 것이다. 도어가 닫혀서 밀폐된 이후에 액체가 탱크내로 유입되어 세정 또는 에칭 액체와 기질을 접촉시킨다. 두 방법에서 동일 탱크에서 한가지 액체를 다른 액체로 바꿀 수 있다. 이 방법은 단일 탱크 프로세서라고 보통 부른다. 이러한 두가지 기술의 변형이 역시 단일 웨이퍼 세정 또는 에칭 목적으로 사용된다. 이러한 경우에 웨이퍼는 웨이퍼보다 더 클 수 있는 작은 용기내에 놓일 수 있다. 어떤 경우에는 웨이퍼가 액체 속에 담겨지며 다른 경우에는 웨이퍼가 빈 용기속에 적재되고 이후에 액체가 용기내로 유입된다.The semiconductor wafer or substrate may be submerged in liquid from the top of the tank. Another way to allow the substrate to contact the liquid is to place the wafer batch into the tank using a door or inlet on the side wall of the tank. After the door is closed and closed, the liquid enters the tank and contacts the cleaning or etching liquid with the substrate. In both methods, one liquid can be replaced with another in the same tank. This method is commonly called a single tank processor. Variations of these two techniques are also used for single wafer cleaning or etching purposes. In this case the wafer may be placed in a small container which may be larger than the wafer. In some cases the wafer is immersed in the liquid, in other cases the wafer is loaded into an empty container and then the liquid is introduced into the container.
특히, 본 발명은 상기 평평한 기질의 습식 세정 또는 에칭 방법 및 장치에 관계한다.In particular, the present invention relates to methods and apparatus for wet cleaning or etching of such flat substrates.
반도체 웨이퍼 가공에 있어서, 산화 침전 또는 성장공정과 같은 다양한 가공 단계에 앞서서 반도체 표면 제조가 가장 중요한 것중 하나가 되었다. 마이크로 이하의 설계규칙의 신속한 접근으로 마이크로 이하의 크기와 낮은 수준의 금속 불순물(-1010원자/㎠)을 갖는 매우 작은 입자는 공정 수율에 해로운 영향을 미칠수 있다. 반도체 표면상의 이물질의 오염 수준을 감소시키는데 통상사용되는 기술은 약품 용액과 같은 액체에 웨이퍼를 담그는 것이다. 반도체 웨이퍼는 세정 또는 에칭 액체를 담고 있는 탱크 또는 용기 또는 습식벤치에 보통 놓인다. 상기 탱크 또는 용기 또는 습식벤치는 청정실 환경에 설치된다. 종종 습식 벤치는 여러개의 용기 또는 탱크를 포함한다.In semiconductor wafer processing, semiconductor surface fabrication has become one of the most important prior to various processing steps such as oxidation precipitation or growth processes. Due to the rapid approach of submicron design rules, very small particles with submicron size and low levels of metal impurities (-10 10 atoms / cm 2) can have a detrimental effect on process yield. A commonly used technique for reducing the level of contamination of foreign matter on semiconductor surfaces is to immerse the wafer in a liquid, such as a chemical solution. The semiconductor wafer is usually placed in a tank or vessel or wet bench containing the cleaning or etching liquid. The tank or vessel or wet bench is installed in a clean room environment. Often wet benches include several vessels or tanks.
공지기술의 방법 및 장치의 결점이 덜 영향을 미침을 특징으로 하는 평평한 기질을 습식 세정 또는 에칭하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명의 장치 및 방법은 평평한 기질의 높은 처리량 및 높은 싸이클 시간을 허용하며 작은 푸트프린트를 갖는 제조 시스템의 개발을 허용하며 습식 세정 또는 에칭 단계를 사용하여 평평한 기질이 제조될 수 있으며 필요한 건조 단계가 하나의 처리 단계에서 수행된다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for wet cleaning or etching flat substrates which is characterized by a lesser impact of known methods and apparatus. The apparatus and method of the present invention allow for high throughput and high cycle times of flat substrates and allow the development of manufacturing systems with small footprints, and that flat substrates can be produced using wet cleaning or etching steps and the necessary drying steps It is carried out in one processing step.
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 제 1 구체예의 수직 단면도이다.1 is a vertical sectional view of a first embodiment of the device according to the invention.
도 2 는 제 1 구체예에 따른 장치의 수평 단면도이다.2 is a horizontal sectional view of the apparatus according to the first embodiment.
도 3 은 제 1 구체예에 따른 구멍 근처에서 장치의 세부를 보여주는 수직 단면도이다.3 is a vertical sectional view showing the details of the device near the hole according to the first embodiment.
도 4 는 구멍 근처에서 장치세부를 보여주는 또다른 수직 단면도이다.4 is another vertical cross-sectional view showing the device details near the hole.
도 5 는 본 발명에 따른 장치의 제 2 구체예의 수직 단면도이다.5 is a vertical sectional view of a second embodiment of the device according to the invention.
도 6 은 제 2 구체예에 따른 장치의 수평 단면도이다.6 is a horizontal sectional view of the apparatus according to the second embodiment.
도 7 은 또다른 가스를 사용하는 상황을 보여준다.7 shows the situation of using another gas.
도 8 은 본 발명에 따른 장치의 제 3 구체예의 수직 단면도이다.8 is a vertical sectional view of a third embodiment of the device according to the invention.
도 9 는 본 발명에 따른 장치의 제 4 구체예의 수직 단면도이다.9 is a vertical sectional view of a fourth embodiment of the device according to the invention.
도 10 은 제 1 구체예의 또다른 장착을 보여준다.10 shows another mounting of the first embodiment.
도 11 은 상기 장치에 인접하여 과압 상태에 있는 실이 있는 본 발명에 따른 장치의 특정예를 보여준다.11 shows a specific example of a device according to the invention with a seal in overpressure adjacent to the device.
* 부호설명* Code Description
1, 31 ... 장치 5, 7, 11, 39, 43, 59, 61 ... 구멍1, 31 ... devices 5, 7, 11, 39, 43, 59, 61 ... holes
3, 35, 55, 80 ... 탱크 11, 43, 67 ... 액체3, 35, 55, 80 ... tanks 11, 43, 67 ... liquid
9, 41, 77 ... 기질 13 ... 가스 환경9, 41, 77 ... Substrate 13 ... Gas Environment
15 ... 액체 표면 17, 19 ... 안내 슬릿15 ... liquid surface 17, 19 ... guide slit
21 ... 경사진 앵글 23 ... 메니스커스21 ... angled angle 23 ... meniscus
25 ... 부위 27, 75 ... 펌프25 ... site 27, 75 ... pump
33 ... 안내수단 37 ... 가스흐름33 ... guiding means 37 ... gas flow
45 ... 수단 47 ... 출구45 ... Sudan 47 ... Exit
49 ... 튜브 57 ... 칸막이49 ... tube 57 ... partition
63 ... 입구 65 ... 출구63 ... entrance 65 ... exit
69 ... 수직판 81 ... 실69 ... vertical plate 81 ... thread
82 ... 연결부82 ... connections
본 발명의 첫 번째 목적은 기질에 대한 구멍을 갖는 탱크를 포함하는 평평한 기질 습식 세정 또는 에칭장치를 제공하는 것인데, 상기 탱크는 세정 또는 에칭 액체를 포함하며 청정실과 같은 가스 또는 가스 혼합물로 구성된 환경에 설치된다.It is a first object of the present invention to provide a flat substrate wet cleaning or etching apparatus comprising a tank having a hole for a substrate, the tank containing a cleaning or etching liquid and configured in a gas or gas mixture such as a clean room. Is installed.
상기 구멍은 액체 표면 아래에 존재한다. 또한 액체가 탱크구멍을 통해 환경으로 흐르는 것을 방지하는 수단을 포함한다.The hole is below the liquid surface. It also includes means for preventing liquid from flowing into the environment through the tank bore.
이득이 되게도 기질은 상기 구멍을 통해서 상기 환경으로 부터 상기 장치내에 옮겨진다. 상기 장치는 상기 평평한 기질의 제조라인의 일부로서 사용되거나 실리콘 웨이퍼에 있는 집적회로와 같은 상기 기질에 특징부를 개발하기 위한 제조라인의 일부로서 사용될 수 있다.Advantageously, the substrate is transferred from the environment into the device through the aperture. The device can be used as part of a manufacturing line of the flat substrate or as part of a manufacturing line for developing features in the substrate, such as an integrated circuit in a silicon wafer.
본 발명에 따른 장치의 제 1 측면에 있어서 상기 수단은 구멍에 칫수에 의해 실현되는데, 상기 구멍은 매우 좁아서 상기 액체의 표면장력 및/또는 모세관 효과에 의해 액체가 구멍을 통해 흐르는 것을 방지해 준다.In a first aspect of the device according to the invention the means are realized by means of dimensions in the holes, which are very narrow to prevent liquid from flowing through the holes by the surface tension and / or capillary effect of the liquid.
이를 수행하는 장치의 제 1 구체예는 구멍이 상기기질의 두께보다 가장자리가 더 크고 탱크벽 두께에 비해서 길어진 통로이다는 것을 특징으로 한다.A first embodiment of the device for doing this is characterized in that the hole is a passage with an edge larger than the thickness of the substrate and longer than the thickness of the tank wall.
장치의 제 2 구체예는 구멍이 상기 기질의 두께보다 가장자리가 더 크고 환경을 향하여 수렴하는 통로임을 특징으로 한다.A second embodiment of the device is characterized in that the hole is a passage with a larger edge than the thickness of the substrate and converging towards the environment.
본 발명의 제 2 측면에 있어서, 상기 수단은 액체보다 위에 있으며 상기 환경내의 가스압력 보다 낮은 압력을 가진 가스 또는 가스 혼합물이 채워진 부위를 탱크내에 포함한다. 이를 수행하는 장치의 구체예는 상기 수단이 가스를 흡입함으로써 탱크내의 가스압력을 감소시키고 구멍 근처의 액체압력을 감소시키기 위해 탱크에서 실과 연결된 펌프를 포함함을 특징으로 한다.In a second aspect of the invention, the means comprises a portion in the tank filled with a gas or gas mixture above the liquid and having a pressure lower than the gas pressure in the environment. An embodiment of a device for doing this is characterized in that the means comprise a pump connected to the seal in the tank to reduce the gas pressure in the tank by reducing the gas pressure and the liquid pressure near the aperture.
본 발명의 제 3 측면에 있어서, 상기 수단은 상기 탱크에 인접한 실을 포함하는데, 상기 실은 상기 기질에 대한 구멍을 가지며 상기 환경내의 압력보다 더 높은 압력을 가진 가스 또는 가스 혼합물이 채워진다. 웨이퍼는 상기 실을 통해 상기 환경으로 부터 탱크내로 전달된다.In a third aspect of the invention, the means comprises a seal adjacent the tank, the seal having a hole for the substrate and filled with a gas or gas mixture having a pressure higher than the pressure in the environment. Wafers are transferred from the environment through the seal into the tank.
본 발명에 따른 장치의 제 4 측면에 있어서, 상기 탱크는 반도체 웨이퍼의 가스상 에칭 공정이 일어날 수 있는 공정실에 인접할 수 있다. 이 구체예에서 웨이퍼는 상기 탱크를 통하여 상기 환경으로 부터 상기 공절실에 전달될 수 있다. 이러한 방식으로 공정실은 환경으로 부터 분리되어 공정실에 습기, 산소 또는 기타 가스의 도입이 방지될 수 있다. 또한, 상기 탱크를 통해 웨이퍼의 공정실로의 도입은 상당히 단순한 자동화 장치를 사용하여 이루어질 수 있다. 선호적으로 하나의 탱크는 상기 공정실의 입구에서 공정실에 인접 위치하며 또다른 탱크는 상기 공정실의 출구에서 공정실에 인접 위치된다. 상기 공정실은 상기 기질의 제조라인의 일부인 에칭장치 또는 RTP-시스템 또는 EPI-시스템 또는 기타 시스템일 수 있다.In a fourth aspect of the apparatus according to the invention, the tank may be adjacent to a process chamber where a gas phase etching process of the semiconductor wafer may take place. In this embodiment a wafer can be delivered from the environment through the tank to the threaded chamber. In this way the process chamber can be separated from the environment to prevent the introduction of moisture, oxygen or other gases into the process chamber. In addition, the introduction of the wafer into the process chamber through the tank can be accomplished using a fairly simple automated device. Preferably one tank is located adjacent to the process chamber at the inlet of the process chamber and another tank is located adjacent to the process chamber at the outlet of the process chamber. The process chamber may be an etching apparatus or an RTP-system or an EPI-system or other system that is part of the substrate's production line.
본 발명의 장치의 제 5 측면에 있어서, 상기 수단은 구멍쪽으로 가스흐름을 안내하기 위한 탱크 외부 수단을 포함한다. 본 발명의 구체예에서 가스흐름은 N2를 포함한다. 또다른 구체예에서 가스 흐름은 상기 구멍에서 상기 기질상에 농축하지 않는 증기를 포함하며, 상기 증기는 상기 액체와 혼합가능하며 상기 액체와 함께 상기 액체 단독으로 보다 더 낮은 표면장력을 가진 혼합물을 형성하는 물질에서 선택된다. IPA 증기가 선호되는 증기이다.In a fifth aspect of the device of the invention, the means comprises tank external means for guiding gas flow towards the aperture. In an embodiment of the invention the gas flow comprises N 2 . In another embodiment the gas stream comprises a vapor that does not concentrate on the substrate in the aperture, the vapor being incompatible with the liquid and forming a mixture with the liquid having a lower surface tension alone. It is selected from the substances. IPA steam is the preferred steam.
본 발명의 장치의 또다른 측면에서 상기 장치는 입구 및 출구를 포함한다. 상기 입구는 상기 탱크의 제 1 측벽에 있으며 상시 출구는 상기 탱크의 또다른 벽에 있을 수 있어서 상기 기질은 상기 장치를 본질적으로 수평으로 통과한다. 또다른 구체예에서 상기 입구는 상기 탱크의 저면에 있으며 상기 출구는 상기 탱크의 상부에 있어서 상기 기질이 상기 장치를 수직으로 통과한다.In another aspect of the device of the invention the device comprises an inlet and an outlet. The inlet is at the first side wall of the tank and the constant outlet can be at another wall of the tank so that the substrate passes essentially horizontally through the device. In another embodiment the inlet is at the bottom of the tank and the outlet is at the top of the tank where the substrate passes vertically through the device.
또다른 구체예에서 상기 입구는 상기 탱크의 저면에 있으며 상기 출구는 상기 탱크의 상부에 있어서 상기 기질이 상기 장치를 수직으로 통과한다.In another embodiment the inlet is at the bottom of the tank and the outlet is at the top of the tank where the substrate passes vertically through the device.
본 발명에 따른 장치의 또다른 구체예는 탱크가 상기 액체의 입구 및 출구를 더욱 포함함을 특징으로 하는데, 상기 입구는 상기 구멍 근처에 있으며 상기 수단은 액체를 흡입함으로써 구멍 근처의 액체의 압력을 감소시키기 위해 출구에 연결된 펌프를 포함한다.A further embodiment of the device according to the invention is characterized in that the tank further comprises an inlet and an outlet of the liquid, the inlet being near the hole and the means sucking the liquid to reduce the pressure of the liquid near the hole. A pump connected to the outlet to reduce.
본 발명은 평평한 기질, 특히 반도체 웨이퍼 습식 세정 또는 에칭 방법을 제 2 목적으로 하는데, 세정 또는 액칭 액체로 채워진 탱크 안팎으로 구멍을 통해 기질을 운반하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 방법은 탱크의 액체 높이 아래에 존재하는 탱크의 구멍을 통해 액체 표면 아래의 높이에 있는 세정 또는 에칭 액체에 기질을 넣었다 뺏다 함으로써 액체가 구멍을 통해 탱크밖으로 흐르는 것을 방지함을 특징으로 한다.A second object of the invention is a flat substrate, in particular a method of wet cleaning or etching a semiconductor wafer, comprising conveying the substrate through a hole into and out of a tank filled with a cleaning or liquefied liquid. The method according to the invention is characterized in that the liquid is prevented from flowing out of the tank through the hole by subtracting the substrate into and out of the cleaning or etching liquid at a level below the liquid surface through the hole in the tank which is below the liquid level of the tank. do.
특히, 적어도 하나의 세정 또는 에칭 액체가 채워진 탱크에서 평평한 기질을 습식 세정 또는 에칭하는 방법은 다음 단계를 포함한다:In particular, the method of wet cleaning or etching a flat substrate in a tank filled with at least one cleaning or etching liquid includes the following steps:
- 입구 구멍을 통해 상기 기질을 가스 환경으로 부터 상기 탱크에 적재;Loading the substrate from the gaseous environment into the tank through an inlet hole;
- 상기 액체가 상기 탱크 밖으로 흘러나오는 것을 방지하면서 상기 기지를 탱크로 부터 상기 가스 환경에 빼냄.Drawing the base out of the tank into the gaseous environment while preventing the liquid from flowing out of the tank.
본 발명에 따른 방법의 한 구체예는 탱크에서 액체 위에 존재하는 가스가 탱크 밖으로 흡입되어 탱크내의 압력을 감소시킴을 특징으로 한다.One embodiment of the method according to the invention is characterized in that the gas present on the liquid in the tank is sucked out of the tank to reduce the pressure in the tank.
본 발명에 따른 방법의 또다른 구체예는 액체가 상기 구멍 근처에서 탱크 밖으로 흡입되어 구멍 근처의 액체 압력을 감소시킴을 특징으로 한다.Another embodiment of the method according to the invention is characterized in that liquid is sucked out of the tank near said hole to reduce the liquid pressure near the hole.
본 발명에 따른 방법의 또다른 구체예는 가스흐름이 탱크외부로 부터 상기 구멍쪽으로 안내되어서 기질을 건조시키고 액체가 탱크밖으로 흘러 나오는 것을 방지함을 특징으로 한다.Another embodiment of the method according to the invention is characterized in that gas flow is directed from the outside of the tank towards the opening to dry the substrate and prevent liquid from flowing out of the tank.
평평한 기질을 습식 세정 또는 에칭하는 방법은 상기 기질을 가스 환경으로 부터 세정 또는 에칭 액체로 채워진 탱크로 전달하는 단계를 포함하며, 상기 기질은 입구구멍을 통해 상기 탱크내로 도입되며 상기 액체를 균일한 속도로 통과하여서 동일 기간동안 상기 기질의 각 부분을 상기 액체에 노출시킨다.A method of wet cleaning or etching a flat substrate includes transferring the substrate from a gaseous environment to a tank filled with cleaning or etching liquid, the substrate being introduced into the tank through an inlet hole and the liquid being brought into a uniform velocity. Each portion of the substrate is exposed to the liquid for the same period of time through the furnace.
상기 장치 및 상기 방법은 탱크를 나란히 놓지 않고 서로의 상부상에 올려놓은 가능성을 제공한다. 이러한 방법은 세정 또는 에칭 시스템의 푸트프린트를 크게 감소시키며 높은 처리량을 유지시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 세정 탱크는 또다른 처리를 위해 다음장치의 곁에 직접 위치될 수 있다. 게다가 본 발명의 장치의 푸트프린트는 고전적인 습식 벤치의 푸트프린트보다 훨씬 더 작다.The apparatus and method offer the possibility of placing the tanks on top of each other without side by side. This method greatly reduces the footprint of the cleaning or etching system and makes it possible to maintain high throughput. In addition, the cleaning tank can be positioned directly next to the next device for further treatment. In addition, the footprint of the device of the present invention is much smaller than the footprint of a classic wet bench.
동시에 본 출원에 발표된 장치 및 방법은 높은 처리량을 유지할 수 있게한다. 상기 장치 및 방법은 상기 탱크에 있는 세정 또는 에칭 액체를 통해 전달되는 웨이퍼가 균일하게 세정 또는 에칭되게 하는 또다른 장점을 제공한다. 웨이퍼가 상기 탱크를 균일한 속도로 통과될 수 있으므로 상기 웨이퍼의 각 부분은 상기 세정 또는 에칭 액체에 동일한 기간동안 노출된다. 상기 장치 및 방법의 또다른 장점은 상기 탱크에서 세정액으로서 묽은 약품 혼합물을 사용함으로써 상기 탱크에서의 상기 세정 또는 에칭단계 이후의 헹굼 단계가 피해질 수 있다는 점이다. 이러한 방식으로 웨이퍼의 신속한 처리시간 및 높은 처리량이 달성될 수 있다. 만약 세정용액이 충분히 묽다면(특히, 탈이온수로 희석됨) 세정 또는 에칭후에 초순수물로 헹구지 않고 웨이퍼가 바로 건조될 수 있음은 공지기술에서 발표된다. 결과적으로 어떤 유해한 잔류물도 웨이퍼 표면상에 남지 않는다.At the same time, the devices and methods disclosed in this application allow for maintaining high throughput. The apparatus and method provide another advantage of ensuring that the wafer delivered through the cleaning or etching liquid in the tank is uniformly cleaned or etched. Each portion of the wafer is exposed to the cleaning or etching liquid for the same period as the wafer can pass through the tank at a uniform speed. Another advantage of the apparatus and method is that the rinsing step after the cleaning or etching step in the tank can be avoided by using a dilute chemical mixture as the cleaning liquid in the tank. In this way fast processing time and high throughput of the wafer can be achieved. If the cleaning solution is sufficiently diluted (especially diluted with deionized water) it is known in the art that the wafer can be dried immediately after rinsing or etching without rinsing with ultrapure water. As a result, no harmful residues remain on the wafer surface.
이것은 pH2-4 인 탈이온수로 희석된 묽은 HCl 에 잘 적용된다. 또다른 방법은 1/1/1000의 부피 혼합비 NH4OH/H2O2/H2O 과 함께 매우 묽은 HCl 세정 단계를 갖는 것이다. 이 목적을 위해 사용될 수 있는 또다른 방법은 오존 처리수를 사용하는 것이다. 웨이퍼 세정/헹굼을 위해 이러한 묽은 약품의 사용의 상세한 설명은 동계류중인 특허출원 EP96309145.9 의 초순수물로 헹구지 않고 웨이퍼를 약품조로 부터 바로 건조시키는 방법(IMEC 와 Texas Instrument에 의해 공동 소유되는)에 발표된다.This applies well to dilute HCl diluted with deionized water at pH 2-4. Another method is to have a very dilute HCl washing step with a volume mixing ratio NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O of 1/1/1000. Another method that can be used for this purpose is to use ozonated water. A detailed description of the use of these thinner chemicals for wafer cleaning / rinsing is given in the method of drying wafers directly from the chemical bath (co-owned by IMEC and Texas Instruments) without rinsing with ultrapure water of co-pending patent application EP96309145.9. Is released.
이 문헌에 발표된 장치 및 방법은 모든 종류의 평평한 기질의 세정 및 에칭에 사용될 수 있다. 따라서, 평평한 패널 디스플레이 기질 또는 금속판 또는 인쇄회로 보오드 또는 태양전지 기질 또는 유리기질이 본 발명에 따른 장치의 구체예를 사용하여 세정 또는 에칭될 수 있다.The devices and methods disclosed in this document can be used for cleaning and etching all kinds of flat substrates. Thus, flat panel display substrates or metal plates or printed circuit boards or solar cell substrates or glass substrates can be cleaned or etched using embodiments of the device according to the invention.
도 1 은 평평한 기질, 특히 반도체 웨이퍼 습식 세정 또는 에칭을 위한 본 발명에 따른 장치의 제 1 구체예를 보여준다. 장치(1)는 기질(9)에 대한 입구 및 출구구멍(5,7)을 갖는 탱크(3)를 포함한다. 탱크(3)는 세정 또는 에칭 액체(11)를 포함하며 가스환경, 예컨대 청정실에 설치된다. 구멍은 액체표면(15)아래에 존재한다. 구멍(5,7)은 액체의 표면장력 및/또는 모세관 효과로 인해 액체가 구멍을 통과하는 것을 방지하도록 매우 좁다. 도 2 는 기질이 탱크(3)에 부분적으로 삽입되어 장치를 통해 미끄러지는 장치의 수평 단면도이다. 탱크(3)는 양측부에 기질운반을 위한 안내슬릿(17,19)을 포함한다.1 shows a first embodiment of an apparatus according to the invention for a flat substrate, in particular for semiconductor wafer wet cleaning or etching. The device 1 comprises a tank 3 having inlets and outlets 5, 7 for the substrate 9. The tank 3 comprises a cleaning or etching liquid 11 and is installed in a gaseous environment, such as a clean room. The hole is below the liquid surface 15. The holes 5, 7 are very narrow to prevent liquid from passing through the holes due to the surface tension and / or capillary effect of the liquid. 2 is a horizontal sectional view of the device in which the substrate is partially inserted into the tank 3 and slides through the device. The tank 3 comprises guide slits 17 and 19 for transporting substrates on both sides.
도 3 및 4 에서 누출이 최대로 방지되는 개선된 모양의 구멍이 도시된다. 도 3의 구체예에서 구멍(5)은 경사진 앵글(21)을 가지며 환경(13)쪽으로 수렴한다. 이 구멍은 기질의 두께보다도 가장자리가 더 크다. 도 4의 구체예에서 구멍(5)은 탱크(3)의 벽두께에 비해서 길어진다.In Figures 3 and 4 an improved shaped hole is shown in which leakage is prevented to the maximum. In the embodiment of FIG. 3, the hole 5 has an angled angle 21 and converges towards the environment 13. This hole has a larger edge than the thickness of the substrate. In the embodiment of FIG. 4, the hole 5 is longer than the wall thickness of the tank 3.
메니스커스(23) 형태는 탱크벽 재료의 소수성에 달려 있다. 액체에 대한 접촉각, 즉 재료의 표면장력이 탱크(3)에 평행한 기질(9)을 적재하는 작업동안 안정적으로 유지되도록 탱크벽 재료가 처리되는 것이 가능하다.The meniscus 23 shape depends on the hydrophobicity of the tank wall material. It is possible for the tank wall material to be treated so that the contact angle to the liquid, ie the surface tension of the material, remains stable during the loading of the substrate 9 parallel to the tank 3.
이득이 되게도 탱크벽은 상기 액체의 모세관 효과를 증가시키는 재료로 제조된다. 이러한 재료는 플라스틱일 수 있다.The tank wall is advantageously made of a material which increases the capillary effect of the liquid. Such material may be plastic.
탱크(3)는 도 1 에 도시된 대로 액체(11)위의 부위(25)를 포함한다. 이 부위(25)는 환경(13)내의 압력보다 더 낮은 압력을 갖는 가스 또는 가스 혼합물로 채워진다. 이러한 감소된 압력을 유지시키기 위해서 가스를 흡입해서 탱크내의 가스압력을 감소시키고 구멍 근처의 액체 압력을 감소시키는 펌프(27)가 부위(25)와 연결될 수 있다. 이것은 액체가 구멍(5,7)을 통해 탱크(3)밖으로 홀러나오는 것을 방지한다. 어떠한 공기방울도 구멍을 통해 흡입되지 않도록 압력을 조절하는 것이 좋다. 부위(25)의 압력은 환경(13)의 압력보다 예컨대 2 내지 3밀리바아 낮다. 선호되는 부위(25)의 압력은 구멍(5,7)위로의 액체 높이에 달려있다. 탱크내의 액체가 탱크밖으로 흘러나오는 것이 방지되도록 압력이 조절되는 것이 좋다.The tank 3 comprises a portion 25 on the liquid 11 as shown in FIG. 1. This portion 25 is filled with a gas or gas mixture having a pressure lower than the pressure in the environment 13. In order to maintain this reduced pressure, a pump 27 may be connected to the site 25 that inhales the gas to reduce the gas pressure in the tank and reduces the liquid pressure near the orifice. This prevents the liquid from coming out of the tank 3 through the holes 5, 7. It is advisable to adjust the pressure so that no air bubbles are sucked through the hole. The pressure at site 25 is, for example, 2 to 3 millibars lower than the pressure at environment 13. The pressure at the preferred site 25 depends on the liquid height above the holes 5, 7. The pressure is preferably adjusted to prevent liquid in the tank from flowing out of the tank.
도 5 는 본 발명에 따른 장치의 제 2 구체예를 보여준다. 이 구체예에서 장치(31)는 가스흐름(37)을 구멍(39)쪽으로 안내해서 기질(41)을 건조시키고 액체(43)가 탱크(35) 밖으로 흘러나오는 것을 막아주기 위해서 탱크(35)외부 수단(33)을 포함한다. 또한 출구구멍(47)근처에 또다른 수단(45)을 가지는 것도 가능하다. 도 6에 도시된 상황에서 IPA 증기가 사용된다. 이 수단은 또다른 가스와 혼합된 IPA 로 구성된 증기를 송풍하는 튜브(49)를 포함한다. 탱크의 입구 및/또는 출구 대기는 상기 증기로 포화된다.5 shows a second embodiment of the device according to the invention. In this embodiment, the device 31 guides the gas flow 37 toward the aperture 39 to dry the substrate 41 and prevent the liquid 43 from flowing out of the tank 35 outside the tank 35. Means 33. It is also possible to have another means 45 near the exit hole 47. In the situation shown in FIG. 6 IPA steam is used. This means comprises a tube 49 for blowing steam consisting of IPA mixed with another gas. The inlet and / or outlet atmosphere of the tank is saturated with the steam.
탱크의 출구구멍 위의 증기흐름(51)을 사용하여 기질(41)은 건조되어 꺼내질 수 있다. 구멍에서 표면장력을 변화시키기 위해서 마란고니(marangoni) 효과가 사용된다.The substrate 41 can be dried and taken out using the vapor flow 51 over the outlet hole of the tank. The marangoni effect is used to change the surface tension in the hole.
도 7에 도시된 상황에서 IPA 증기 대신에 N2가 사용된다. 송풍 장체의 건조 효과를 관찰할 수 있다. 그래서, N2의 송풍력 또는 마라고니 효과 또는 두 효과의 조합을 사용하여 기질을 건조시킬 수 있다.N 2 is used instead of IPA steam in the situation shown in FIG. 7. The drying effect of the blowing body can be observed. Thus, the blowing force of N 2 or the Maragoni effect or a combination of both effects can be used to dry the substrate.
본 발명 장치를 개선하는 또다른 방법은 모세관력을 사용하여 입구 및 출구 구멍에서 압력을 감소시키는 것이다. 이것은 액체상에 모세관력을 생성하는 수직 칸막이를 사용함으로써 수행될 수 있으며 이것에 의해 액체가 탱크에 유지된다. 도 8에서 이것이 본 발명에 따른 장치의 제 3 구체예로 도시된다. 탱크(55) 내부에 모세관력을 증가시켜서 구멍(59,61) 근처에서 액체압력을 감소시키는 칸막이(57)가 있다.Another way to improve the device of the present invention is to use capillary force to reduce the pressure at the inlet and outlet holes. This can be done by using vertical partitions that produce capillary forces on the liquid, whereby the liquid is held in the tank. In figure 8 this is shown as a third embodiment of the device according to the invention. Inside the tank 55 there is a partition 57 that increases the capillary force to reduce the liquid pressure near the holes 59 and 61.
이에 대한 변형은 단지 수 밀리미터의 폭(도면에 도시되지 않는)의 모세관 크기의 탱크사용이다. 기질은 탱크에서 처리되며 단지 수밀리미터의 액체폭의 라인이 기질과 접촉한다. 또다른 변형은 액체가 모세관력에 의해 유지되도록 단지 수 밀리미터의 높이를 가진 탱크의 사용이다.A variation on this is the use of capillary size tanks only a few millimeters wide (not shown). The substrate is processed in a tank and only a few millimeters of liquid wide lines contact the substrate. Another variant is the use of a tank with a height of only a few millimeters so that the liquid is held by capillary forces.
또다른 방법은 입구 및 출구구멍에서 작은 차등압력을 환경을 향해 발생시키는 펌프를 사용하는 것이다. 이것은 도 9에 도시된다. 탱크(61)는 세정 또는 에칭(67)에 대한 입구(64) 및 출구(65)를 포함한다. 수직판(69)이 도면에 도시된 대로 흐름을 안내하기 위해서 삽입된다. 펌프(75)는 액체를 흡입하여서 구멍 근처에서 액체압력을 감소시키기 위해 출구에 연결된다. 금속판(69)이 충분히 기질(77) 근처에 있을 경우 액체의 속력은 기질 가까이에서 충분히 높아 새로운 용액의 공급을 개선시킨다.Another method is to use a pump that generates a small differential pressure towards the environment at the inlet and outlet holes. This is shown in FIG. Tank 61 includes an inlet 64 and an outlet 65 for cleaning or etching 67. Vertical plates 69 are inserted to guide the flow as shown in the figure. Pump 75 is connected to the outlet to suck up the liquid to reduce the liquid pressure near the aperture. If the metal plate 69 is sufficiently near the substrate 77, the velocity of the liquid is high enough near the substrate to improve the supply of fresh solution.
상기 구체예에서 입구구멍은 탱크의 측벽에 있으며 출구 구멍은 탱크의 또다른 벽에 있으며 기질은 본질적으로 장치를 수평으로 통과한다. 단지 출구만이 액체 높이 아래에 있어서, 출구구멍은 액체와 접촉하나 입구구멍은 액체와 접촉하지 않는 것이 가능하다. 또한 입구구멍을 탱크 바닥에 만들고 출구구멍을 탱크 상부에 만들어서 기질이 장치를 수직으로 통과하는 것도 가능하다.In this embodiment the inlet hole is in the side wall of the tank and the outlet hole is in another wall of the tank and the substrate essentially passes horizontally through the device. It is possible that only the outlet is below the liquid level, so that the outlet hole is in contact with the liquid but the inlet hole is not in contact with the liquid. It is also possible to make an inlet at the bottom of the tank and an outlet at the top of the tank so that the substrate passes vertically through the device.
본 발명에 따른 장치의 또다른 구체예는 상기 탱크(80)에 인접한 실(81)을 가지는데, 상기 실(81)은 상기 기질에 대한 구멍을 가지며 상기 실(81)은 상기 환경내의 압력보다 높은 압력을 가진 가스 또는 가스 혼합물로 채워지고 탱크(80)에서 상기 액체위의 압력은 상기 환경의 압력과 동일하거나 더 작다. 상기 실(81)의 구멍은 상기 탱크(80)의 구멍과 같은 높이에 있는 것이 이득이 된다.Another embodiment of the device according to the invention has a seal 81 adjacent to the tank 80, the seal 81 having a hole for the substrate and the seal 81 being less than the pressure in the environment. Filled with a gas or gas mixture with a high pressure and the pressure on the liquid in the tank 80 is equal to or less than the pressure of the environment. It is advantageous that the hole of the seal 81 is at the same height as the hole of the tank 80.
상기 환경의 압력보다 높은 압력으로 유지되는 가스흐름에 의해서 실(81)에 과압형성을 하도록 상기 실(81) 상에 연결부(82)가 설비된다.A connection 82 is provided on the chamber 81 to overpressure the chamber 81 by a gas flow maintained at a pressure higher than the pressure of the environment.
본 발명은 여러 변형이 가능한데, 예컨대 장치를 기울임으로써 탱크의 입구를 개선하고 기질의 입력을 촉진할 수 있다. 이것은 도 10에 도시된다. 이것은 기질을 장치에 놓는 동안에 입구에서 마라고니 건조나 기타 힘이 있을 필요가 없는 잠재성을 제공한다.The invention is capable of several modifications, such as by tilting the device to improve the inlet of the tank and to facilitate the input of the substrate. This is shown in FIG. This offers the potential to not have Maragoni drying or other forces at the inlet while the substrate is placed in the device.
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